一、从时域上理解
假设要传输1串比特流，必须对它进行调制才能发送出去(脉冲是发送不了的，方波也不合适)。我们假设把这一串比特流调制到正弦波上，用不同的幅度(调幅)或相位(调相)来表示，那1比特对应1个正弦波周期(实际上不止)，那n个比特需要n个周期的正弦波。随着比特率的增加，调制输出的正弦波频率也跟着增加。速率高的正弦波，对应的周期会变短，容易受得多径干扰的影响，导致接收端无法解调出来。
OFDM是如何解决这个问题的呢，先不考虑QAM的映射，假设输入的1比特对应1个传输符号，OFDM经过串并转换，把子载波的频率缩减了N倍(子载波的周期也跟着增大了N倍)，然后通过IDFT对N个子载波信号进行合成(基带调制)，生成的OFDM符号频率和子载波的基波一致，相当于原来比特速率的1/N。归功于OFDM基带调制对N个子载波信号的合成，OFDM直接把原来需要的高速载波换成速率只有1/N的低速复合载波，而承载的数据量不变，极大的改善了多径干扰的影响。
补充：DFT公式里面没有具体的频率信息，那OFDM基带调制里面用到的基波频率w0是如何确定的呢？原来是由子载波输入的IQ数据的周期来决定的，因为IQ数据的周期(符号周期)刚好设计等于基波的周期，在符号周期内IQ数据保存不变。另外，IDFT计算得到的多个子载波最终合成信号的N个时域采样点数据，会按照基波周期T0/N的时间间隔来依次输出，接收端按照同样的周期进行采样。
二、从频域上理解
OFDM是一种特殊的多载波复用（MCM）传输方案，可以被当作一种调制技术，也可以被当作一种复用技术。多载波传输把数据流分解成若干个子数据流，这样每个数据流将具有低的多的数据速率，用这样的低数据率符号再去调制相应的子载波，就构成多个低速率符号并行发送的传输系统。OFDM是对多载波调制的一种改进，基本思想就是把高速的数据流通过串-并转换成N路低速率并行数据流，然后对N路相互正交的载波进行调制。与传统的频分复用相比，OFDM的子载波正交复用技术大大提高了频带利用率。如图，简单的说OFDM 是一种多载波传输技术，N 个子载波把整个信道分割成 N 个子信道，N 个子信道并行传输信息。
先上一下调制框图(为简化，这里以BPSK-OFDM调制为例)：
信息序列Rb，分解到N路，每一路速率降为原来的1/N，即Rs=Rb/N，然后每一路经过成型滤波器和载频调制，最后加和输出。我们一看，这不就是FDM的原理吗？将不同路信号搬移到不重叠频带，接收端用滤波器滤出即得到各路信号。这当然是一个方法，但是OFDM前面还有一个O，是英文正交(orthogonal)的第一个首字母。FDM要求各路频谱不重叠，OFDM是建立在各路的载频是能达到正交的最小间隔。
g(t)是以Ts为宽度的矩形脉冲，矩形函数的傅里叶变换是sinc函数，乘以cos函数以后，是对sinc函数在频域的移位，载频间隔为1/Ts。（我用通俗的语言解释，请用数学简单推导）
注：这里举例用到的成型滤波器，脉冲响应是矩形脉冲，频域是sinc函数。可是，实际使用的成型滤波器，应该是升余弦滚降滤波器才对，对应的脉冲响应(时域)和频率响应(频域)如下图：
参考：
posted on 2021-10-20 15:20
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